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La diatomite est une roche siliceuse très légère (densité entre 0,2 à 0,3, soit 200 à 300 kg/m3), très poreuse (50 à 70 % d’eau), friable et dont la couleur claire à l’affleurement varie du gris clair au bleu-vert, voire au blanc, en fonction des altérations, des impuretés qui y sont contenues (matière organique, argile, etc.) et du degré d’humidité. Elle est formée entièrement ou presque de « squelettes » de diatomées. Ces algues unicellulaires, présentes dans des conditions variées des domaines marins ou lacustres, sont entourées d'un test en silice, le frustule, dont l'accumulation sur le fond peut conduire à la formation d'une roche. Du point de vue minéralogique elle est rattachée à la famille des opales.
Cette roche tendre et très faiblement consolidée, se débite facilement en lits millimétriques, les varves, correspondant le plus souvent à une année de sédimentation.
La diatomite peut assurer une excellente conservation des fossiles (poils, ailes d'insectes…). Les couleurs ne sont pas conservées, la matière organique se carbonise et donc noircit.